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1 Rapport de stage Réaliser une base de données mondiale sur les prélèvements a

1 Rapport de stage Réaliser une base de données mondiale sur les prélèvements anthropiques dans les eaux souterraines et de surface. Sous la tutelle de Ducharne Agnès, Directrice de recherche CNRS à l’UMR Metis Hallier Jeanne 2014/2015 M1 ECH 2 Remerciements : Ce stage n’aurait jamais pu se réaliser dans de si bonnes conditions sans les aides qui m’ont été apportées tout au long de cette formation. Je pense d’abord à ma tutrice Agnès Ducharne, Directrice de recherche CNRS à l’UMR METIS à Paris. Sa présence, ses précieux conseils pour mes recherches bibliographiques, la rédaction de mon rapport, mais également tous ses enseignements, m’ont été très bénéfiques. La méthode d’acquisition et les renseignements sur les bases de données ont permis un travail plus efficace sur mon sujet, grâce aux bonnes indications apportées par Vincent Thieu, Maître de Conférence à l’UMR METIS à Paris, qui m’a notamment beaucoup appris sur les différentes bases de données européennes, telles que les unités utilisées et les variables indiquées.Vincent Thieu m’a également beaucoup aidée dans la mise en forme des cartes, notamment sur les projections employées. Le traitement et l’exploitation des données n’auraient pu être réalisés sans les interventions de Sylvain Théry, Ingénieur d’études CNRS à l’UMR METIS à Paris, qui m’a énormément aidée à comprendre le fonctionnement de ma principale base de données, en me faisant découvrir des très bons outils de traitement de données. L’exploitation des données sous forme de carte sur ArcGis a été facilitée grâce aux fichiers qui m’ont été envoyés par Aurélien Baro, Ingénieur d’études CNRS, à l’UMR METIS à Paris. En effet, il m’a fait gagner un temps précieux en m’ayant transmis la carte mondiale des surfaces de pays et leur coordonnées, avec un code d’identification pour chaque pays qui correspondait à celui de ma base de données. Enfin, je tiens à remercier Sarah Feuillette, Responsable du Service Prévision Evaluation et Prospection à l’Agence de l’eau Seine-Normandie, recommandée par Agnès Ducharne. Ses conseils ont été très importants sur les différents services des eaux en France et sur les différentes personnes à contacter pour des interviews sur les bases de données. 3 TABLE DES MATIERES Introduction : ....................................................................................................................................................................................................... 4 I) Synthèse bibliographique : ................................................................................................................................................................... 6 I.1 Les ressources en eau disponibles sur Terre : ............................................................................................................................ 6 I.2 Usages/Prélèvements d’eau dans le Monde ................................................................................................................................. 7 I.3 Conséquences futures : usages et population, pression sur les ressources en eau renouvelables : ........................... 9 I.3.1 Pression sur les ressources en eau renouvelables : .................................................................................................................. 9 I.3.2 Conséquence futures du changement climatique sur les usages et les populations :..................................................... 10 I.3.3 Vulnérabilité de la demande en eau au changement climatique : ..................................................................................... 10 I.4 Analyse des différents articles : Les bases de données .......................................................................................................... 11 II) Outils et méthodes: ......................................................................................................................................................................... 13 II.1 Base de données AQUASTAT de la FAO : ............................................................................................................................... 13 II.1.1 Définition : ................................................................................................................................................................................... 13 II.1.2 AQUASTAT, principale base de données nationales en ligne : ............................................................................... 13 II.1.3 Acquisition des données : ........................................................................................................................................................ 13 II.1.4 Variables sélectionnées dans notre étude : ........................................................................................................................ 14 II.1.5 Limites de cette Base de données : ....................................................................................................................................... 17 II.2 Traitement des données grâce à un outil d’information géographique : ArcGis : .................................................... 18 II.2.1 Brève définition de cet outil :................................................................................................................................................. 18 II.2.2 Méthode d’obtention des cartes : ......................................................................................................................................... 18 II.2.3 Mise en page des cartes : ......................................................................................................................................................... 20 III) Résultats et discussions ................................................................................................................................................................. 21 III.1 Traitement préalable : analyses des lacunes : ........................................................................................................................ 21 III.1.1 Quantification de la fiabilité : ........................................................................................................................................... 21 III.1.1 Analyse de cette fiabilité : ........................................................................................................................................................ 23 III.1.2 Discussion : .................................................................................................................................................................................. 24 III.2 Calcul des valeurs globales des différentes variables : ....................................................................................................... 24 III.3. Comparaison des valeurs globales avec la bibliographie : ............................................................................................... 25 III.3.1. Rappel : les limites de la base de données AQUASTAT : .............................................................................................. 25 III.3.2 Comparaisons avec les valeurs de référence bibliographiques : ..................................................................................... 26 III.4. Tendances des ressources et des prélèvements au cours du XXème siècle : .............................................................. 27 III.4.1Evolution des ressources en eau renouvelables totales par habitant (m3/hab/an) ........................................................ 27 III.4.2. Evolutions des prélèvements en eau douce totaux (km/an)............................................................................................. 28 III.4.3 Evolution des prélèvements d’eau en fonction des secteurs : .......................................................................................... 29 III.4.4 Facteurs expliquant les différences dans les consommations d’eau entre les pays : ........................................ 30 Conclusion : ...................................................................................................................................................................................................... 31 4 INTRODUCTION : Les prélèvements d’eau désignent le volume d’eau captée artificiellement dans les cours d’eau ou les nappes souterraines pour un usage agricole, industriel ou domestique. Une partie de l’eau prélevée est rendue au milieu (production d’énergie en particulier, eaux domestiques via les eaux usées traitées). Seule l’eau non restituée –ou restituée dans un état inutilisable- est considérée comme consommation d’eau (ex : eau utilisée par les plantes, évaporation). Dans le monde, 800 km3/an d’eau douce sont prélevés (Margat, 2004).  On estime que près de 70% des prélèvements totaux sont destinés à l’agriculture, qui se classe au premier rang des principaux secteurs d’utilisation de l’eau.  Le prélèvement d’eau pour les municipalités, qui compte pour 12% du total mondial des eaux prélevées, oscille entre 9% de ce volume total en Asie, 22% en Europe et 26% en Océanie (FAO, 2007).  Pour les usages industriels, les prélèvements d’eau représentent 19% du total des eaux prélevées avec de larges variations géographiques. Alors qu’en Afrique subsaharienne 5% seulement du volume prélevé est destiné à l’industrie, la proportion réservée au secteur industriel atteint 50% en Amérique du Nord et dans le Nord de l’Europe et 65% en Europe Occidentale, Centrale et Orientale (FAO, 2007). La disponibilité en eau est relative à la quantité d’eau renouvelable et à la pression exercée par le nombre d’habitants. La disponibilité signifie aussi que l’eau est présente : dans le temps (au moment souhaitée), dans l’espace (au lieu souhaité) et de qualité acceptable (salubre). Les utilisations de l’eau correspondent à une mobilisation de la ressource en eau par les sociétés au service du développement et du bien-être (activités économiques, collectivités, individus,…). L’eau souterraine constitue la plus grande réserve en eau douce liquide de la planète, environ 8 à 10 millions de km3, soit entre 98 et 99% du total. Son volume annuellement renouvelable par l’infiltration des précipitations est estimé à plus de 10 000 km3. Comparé à l’exploitation annuelle d’environ 800 km3/an effectuée pour satisfaire les besoins du tissu-socio-économique mondial, ce volume peut paraître, a priori, largement satisfaisant, affichant même une marge de développement potentiel complémentaire. L’eau superficielle qualifie toutes les eaux naturellement ouvertes sur l’atmosphère, y compris les fleuves, les rivières, les lacs, les réservoirs, les ruisseaux, les lacs de barrage, les mers, les estuaires, etc. Le terme s’applique également aux sources et autre collecteurs d’eau qui subissent directement l’influence des eaux superficielles. Les eaux douces de surface ont un volume total très faible : il représente 0.18 millions de km3, soit 0.013% de l’hydrosphère. Elles sont vulnérables à la pollution car elles reçoivent directement les eaux de ruissellement, c’est-à-dire les eaux de pluie ruisselant sur le sol, qui s’infiltrent dans le sol ou dans le sous-sol, ou qui rejoignent un cours d’eau. Tout au long de leur périple, les cours d’eau sont aussi alimentés par les eaux de ruissellement et souvent par des eaux souterraines. De nombreuses bases de données mondiales sur les ressources et les prélèvements en eau douce sont actuellement utilisées pour modéliser l’évolution de ces paramètres faces au changement climatique et à la croissance démographique. L’objectif de ce stage est de poser les jalons d’une base de données mondiale sur les prélèvements anthropiques dans les eaux souterraines et de surface. Ces prélèvements sont répartis selon différents usages potentiellement conflictuels en cas de pénurie d’eau. Les différents secteurs d’utilisation de l’eau sont les usages domestiques, l’agriculture (avec majoritairement l’irrigation) et les industries non desservies (non reliées au réseau municipal). Cette base de données mondiale servira ultérieurement à analyser l’impact de ces prélèvements sur l’évolution des débits voire du climat. Cela servira ainsi à réaliser une meilleure caractérisation de l’impact du changement climatique sur les ressources en eau souterraines et les potentialités à soutenir les prélèvements, en lien avec les questions d’adaptation au changement climatique. En effet, cela servira à construire une base historique pour des analyses rétrospectives dans un premier temps, du type de 5 Sterling et al. (2013). Aborder le futur implique de projeter l’évolution des prélèvements, ce qui nécessite aussi une référence historique. Une étude bibliographique préalable sera présentée en première partie sur les connaissances actuelles des prélèvements et ressources en eau dans le monde et sur les utilisations des bases de données historiques par des équipes qui ont projeté l’évolution de ces variables sous différentes contraintes possibles pour le futur. Puis, dans une seconde partie, les outils et méthodes d’acquisition et traitement des données seront illustrés. Et enfin, les résultats et interprétations de ces derniers seront présentés en dernière partie, qui sera plus une partie sur les méthodes d’études et d’exploitations de la base de données et les difficultés rencontrées lors des interprétations. 6 Figure 1: Répartition de l'eau terrestre (Source:eost.unistra.fr) I) Synthèse bibliographique : Ma recherche bibliographique était ciblée sur des articles et rapport qui uploads/Geographie/ rapport-de-stage-hallier-jeanne.pdf